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建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中PKPM軟件的應(yīng)用論文
PKPM軟件是我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員主要采用的設(shè)計軟件，其建模方法的快捷、方便，計算能力的強大，使得設(shè)計人員在短時間內(nèi)能夠完成較為復雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)。
1水平荷載的合理確定
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要需要考慮的水平荷載包括風荷載和地震荷載。水平作用產(chǎn)生的內(nèi)力與位移隨著建筑物增加高度而迅速增加，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計中，水平作用是重要的控制性因素，這種重要性在高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中尤為明顯。在使用PKPM進行設(shè)計時，能否將水平荷載合理的表現(xiàn)出來，關(guān)系到設(shè)計結(jié)果的可靠性。
1.1風荷載的確定
PKPM程序?qū)τ陲L荷載標準值采用的風壓標準值的計算如下式(1)：
(1)
參照這個程序用公式，進行PKPM中各個參數(shù)設(shè)定時要注意的因素如下：
(1)(基本風壓)：基本風壓在PKPM中是要求將修正后的值手動輸入，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的7.1.2條例規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，將重現(xiàn)期為50年一遇的風壓作為基本風壓，各高聳、高層結(jié)構(gòu)或是其它對風荷載敏感的結(jié)構(gòu)，都要適當提高基本風壓，具體規(guī)定要參照相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。對于對風荷載特別敏感的或是特別重要的建筑(按規(guī)范，房屋層數(shù)超過60米為對風荷載較為敏感)，基本將一百年一遇的風壓值作為基本風壓。
(2)其余三項系數(shù)除了地面粗糙度類別需要進行手動輸入外，其余均是由程序根據(jù)模型的建立自動運算生成。地面粗糙度分為A、B、C、D四類，其中，需要注意的是，C類是指有密集建筑的城市市區(qū);D類指的是有較高房屋建筑群的城市市區(qū)，應(yīng)加以區(qū)別。
(3)結(jié)構(gòu)基本周期。結(jié)構(gòu)基本周期基本是采用結(jié)構(gòu)力學的專業(yè)方法進行計算，這里不再贅述。若是結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，也可以采用以下的近似方法進行計算：
框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu):T=(0.06-0.08)M
框架結(jié)構(gòu)：T=(0.08-1.00)M
剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu):=(0.05-0.06)M
式中，M表示結(jié)構(gòu)的層數(shù)。
1.2地震荷載的確定
(1)無論結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度是對稱分布或是明顯不對稱分布，耦聯(lián)這個選項均建議采用。
(2)結(jié)構(gòu)若是有著明顯的質(zhì)量和剛度上的不對稱，應(yīng)將之規(guī)劃為雙向水平地震作用下，產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響。通過計算，可知規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)，在考慮雙向水平地震作用是，僅僅角柱配筋增加了一成左右，其它柱沒有大的變化;若是結(jié)構(gòu)不規(guī)則的框架，中、角、邊柱的配筋均在考慮了雙向水平地震作用后有了明顯的增大;通過對雙向地震作用、柱按單向偏壓計算以及雙向地震作用、柱按雙向偏壓計算進行比較，可以得出，明顯后者的配筋較前者增大了很多，因此在設(shè)計時，對于同時勾選柱雙向配筋和雙向地震作用要謹慎考慮。
(3)在計算單向地震力時，不能遺漏偶然偏心的影響。從施工的角度來考慮，應(yīng)選擇5%的偶然偏心。大量的計算表明，計算時若是考慮了偶然偏心，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力就會增大5%至10%，位移也有明顯的增大，平均數(shù)據(jù)位18.74%。在考慮雙向地震作用的時候，不用考慮偶然偏心。
由上可知，一般情況下，選用如下的參數(shù)設(shè)置，效果較好：對于多層(層數(shù)小于8米，高度小于30米)，考慮非扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)與扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)都可以;對于一般高層，可以采用耦聯(lián)加上偶然偏心;若是結(jié)構(gòu)為不規(guī)則高層或是位移比接近限值時，考慮采用雙向地震作用。
(4)振型個數(shù)計算。地震作用的計算中，選取振型個數(shù)應(yīng)要遵循《建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ50011-2010)》中條例5.5.2："當僅計算水平地震作用或者用規(guī)范方法計算豎向地震作用時，振型數(shù)應(yīng)至少取3"。因此這一項可以填入的為大于等于3的倍數(shù)。采用側(cè)剛計算地震作用時，若是不考慮耦聯(lián)振動，振型個數(shù)不得大于結(jié)構(gòu)的層數(shù);若是考慮耦聯(lián)振動，一般計算振型個數(shù)都大于等于9，同時小于等于層數(shù)的三倍值。當采用總鋼進行地震作用時，振型的選擇沒有上限，一般取值都大于12。振型數(shù)與結(jié)構(gòu)的層數(shù)和結(jié)構(gòu)的形式有關(guān)，當結(jié)構(gòu)有較多的層數(shù)或是有較大的結(jié)構(gòu)層剛度突變的話，也應(yīng)將振型數(shù)多取些，比如一些轉(zhuǎn)換層、頂部有小塔樓的結(jié)構(gòu)形式。
2次梁的校核問題
對于較為復雜的梁系，進行梁系的輸入后，要對之進行校核。按照以下方法可以簡單高效的進行校核：從最后一級的次梁開始，到主梁以及各相關(guān)的梁，分別將模型提取出來，經(jīng)過PKPM計算得到梁端的剪力，即V。這個剪力V就是上一級梁相應(yīng)的位置處的一個集中荷載P，由于V是設(shè)計值而P是標準值，因此這兩個值應(yīng)符合V=(1.2~1.4)P的關(guān)系式。若是計算值與這個關(guān)系式相差較大，就說問題出現(xiàn)，需要在PKPM數(shù)據(jù)文件中進行修改。
如下圖(1)所示，樓面的恒載標準值是4KN/，樓面的活載為2KN/，L1，L2上的恒載標準值分別為120KN/m，100KN/m,各個房間如下圖箭頭方向?qū)㈩A應(yīng)力空心板布置好，提取L1，L2的模型，如圖(2)，可以得到的數(shù)據(jù)如下：
圖(1)平面圖
圖(2)荷載模型總圖
恒載：P=115.8KN;V=158.5KN，得出V=1.37P;
活載：P=4.2KN;V=5.3KN，得出V=1.26P;
若是活載值較小，就可以不予以考慮，僅僅考慮恒載的作用。
3模型簡化中的問題及其處理方法
在進行模型簡化時，因為往往沒有一個統(tǒng)一的標準，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員都會根據(jù)自己的意愿或是經(jīng)驗進行簡化，是的最終設(shè)計的質(zhì)量參差不齊，以下簡單總結(jié)以下出現(xiàn)的問題并提出解決方法：
3.1計算圖形與施工圖紙不符。由于結(jié)構(gòu)專業(yè)過早建模，往往會對建筑方案進行多次調(diào)整，若是沒能及時與結(jié)構(gòu)設(shè)計人員進行有效地溝通，就會造成各個專業(yè)之間的設(shè)計工作有脫節(jié)，而最終的施工圖校審階段沒有及時發(fā)現(xiàn)，就會造成剪力墻開洞大小、剪力墻長度及厚度、門洞窗位置等等與施工圖不符。在使用PKPM軟件分析之后，某些構(gòu)建配筋會因此失真，嚴重者甚至可能造成配筋不足的危險。加強各個專業(yè)的設(shè)計人員在各個環(huán)節(jié)的交流，可以解決這些不必要的錯誤。
3.2框架計算模型不合理。在實際設(shè)計中，往往會存在很多沒有地下室的普通鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，如低層住宅、工業(yè)廠房等。這種結(jié)構(gòu)在±0.000m旁沒有基礎(chǔ)梁，應(yīng)該將基礎(chǔ)梁作為一層進行輸入，由于此層無樓板約束，就不滿足PKPM程序中默認的平面剛度無限大這一計算假定。所以，在采用SATWE進行計算時，應(yīng)要定義彈性節(jié)點，采用總綱分析。
3.3底層的層高取值不當。設(shè)計人員在對各個標準層進行組裝時，底層的層高一般取為±0.000m到首層樓蓋頂面的高度，這種方法并不妥當。設(shè)計規(guī)范中，規(guī)定底層柱計算層高應(yīng)該為基礎(chǔ)到首層樓蓋頂面的高度。
4結(jié)語
PKPM作為一個結(jié)構(gòu)設(shè)計輔助軟件，能夠很好的幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作，其前提是設(shè)計人員切實的掌握程序的編制原理，明了各種技術(shù)條件，明白程序什么能干，什么不能干。在選擇設(shè)計參數(shù)時，要結(jié)合設(shè)計規(guī)范合理進行，結(jié)構(gòu)布置要遵循多方案必選原則，根據(jù)電算的結(jié)果調(diào)整不合理的結(jié)構(gòu)布置，但不能過分的依賴軟件本身，應(yīng)要結(jié)合豐富的力學概念和工程經(jīng)驗，來進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
參考文獻：
[1]王勍，劉晚成，左宏亮.PKPM在結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題解析.TU311141
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[3]蔣炳炎，部愛蘭，石建軍.應(yīng)用PKPMCAD進行結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題分析.1000-7024(2004)02-0259-03
[4]張汝利.淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計中的PKPM軟件價值
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